新兴电源之浪涌防护设计4-6
电源浪涌测试标准
电源浪涌测试标准
电源浪涌测试标准是一种用于测量电源设备在电源电压变动、瞬态间隔和浪涌幅度等方面的稳定性和抗干扰能力的测试方法。
常见的电源浪涌测试标准有以下几种：
1. IEC 61000-4-11：该标准规定了如何进行电源电压变化测试，以评估设备在电源电压变动时的抗干扰性能。
2. IEC 61000-4-13：该标准规定了如何进行电源瞬态间隔测试，以评估设备在电源瞬态间隔时的抗干扰性能。
3. IEC 61000-4-5：该标准规定了如何进行电源浪涌测试，以评估设备在电源浪涌幅度上的抗干扰性能。
4. IEC 61000-4-14：该标准规定了如何进行电源变动和瞬态间隔测试，以评估设备在电源变动和瞬态间隔时的抗干扰性能。
以上是一些常见的电源浪涌测试标准，不同的国家和地区可能会根据其特定的需求而定制适用于本地的测试标准。
浪涌防护电路设计
浪涌防护电路设计一、引言浪涌防护电路是指在电路中采用一定的电气或电子技术手段，以保护设备免受突发的、短暂的高电压脉冲的影响，从而保证设备的正常工作。
浪涌防护电路设计是现代电子技术中非常重要的一部分，因为在工业生产和日常生活中，各种突发事件都有可能导致电网中出现高压脉冲，如果没有浪涌防护措施，就会对设备造成不可逆转的损害。
二、浪涌现象及其影响1.浪涌现象浪涌是指突发的、短暂的高压脉冲，通常由雷击、开关操作、线路故障等原因引起。
在实际应用中，由于各种原因导致的高压脉冲可能会以不同形式进入电子设备内部。
2.影响当高压脉冲进入设备内部时，就会对设备产生不同程度的影响。
例如：（1）直接损坏器件：当高压脉冲达到一定程度时，可能会直接击穿器件内部的绝缘层，导致器件损坏。
（2）降低器件寿命：即使高压脉冲没有直接击穿器件，也会在器件内部产生热量，从而使器件温度升高，进而缩短器件的寿命。
（3）引起系统故障：高压脉冲可能会干扰设备内部的信号传输，从而引起系统故障。
三、浪涌防护电路设计原则1.选择合适的防护元件在浪涌防护电路中，选择合适的防护元件非常重要。
一般来说，常用的浪涌防护元件有气体放电管、金属氧化物压敏电阻、二极管等。
不同类型的防护元件具有不同的特点和应用范围，在选择时需要根据实际情况进行考虑。
2.合理布局在电路设计中，合理布局也是非常重要的一点。
例如，在PCB板上布局时，需要将输入端和输出端分开布置，并尽量减少线路长度和环形线路等因素对信号稳定性造成影响。
3.保证接地良好良好的接地是保证浪涌防护电路有效的关键。
在电路设计中，需要保证接地点的数量充足，并尽量减小接地电阻，从而提高接地效果。
四、浪涌防护电路设计实例以下是一种简单的浪涌防护电路设计实例：1.选择合适的防护元件在本例中，选择了气体放电管作为浪涌防护元件。
气体放电管具有响应速度快、容量大、寿命长等优点，在浪涌防护中得到了广泛应用。
2.合理布局在PCB板上，将输入端和输出端分开布置，并采用短线连接，避免环形线路对信号稳定性造成影响。
LED过流的原因分析及防护方法
图8
PTC 器件的关键参数包括：
参数 IR / IHOLD
含义 额定电流/保持电流
ISW / ITRIP
开关电流/跳闸电流
VMAX
最大电压
IMAX
最大电流
说明 在 25ºC 环境温度下，在切换为增大电阻前，器件的最大电流。 在实际应用 中，该值需要根据灯具的最大环境温度降低。 在 25ºC 环境温度下，在切换为增大电阻前，器件的最小电流。在实际应用中， 该值需要根据灯具的最大环境温度降低。
限流器件与待保护电子设备串联连接（图 5）。 顾名思义，这些器件是用于将通过的电流限制 为规定的电流。
限流器件分成两类：一次性器件和可复位器件。
器件
行为
一次性器件
在发生 EOS 事件时形成一个开路。 必须更换该器件才能将电路恢复原状。
可复位器件
在发生 EOS 事件时改变电阻值。 消除 EOS 或关闭电源后即可将器件恢复原状。
图7
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4
CLD-AP29.000
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香港沙田香港科學園 科技大道東 2 號
光電子中心 3 樓 301室 電話: +852 2424 8228 傳真: +852 2422 2737 電郵: CreeSalesAsia@பைடு நூலகம்
Cree 不推荐仅使用过电压保护，因为多数 LED 的正向电压更接近于典型值，而非最大 值。由于 LED 的电流-电压特征发生变化，某个被 TVS 器件限制到最大电压的过电压事 件仍然可能导致 LED 出现过电流情况。
电源防雷器选型表
L1/L2/L3-PE
环境温度：－40℃～＋85℃； 相对湿度：≤95%
安装在 35mm 导轨上
故障指示：正常/绿色 故障/红色
6-25mm²
90×72×69mm 4
90×72×69mm 4
90×36×69mm 阻燃/红色
IP20 2
90×36×69mm 2
90×54×69mm 3
版权所有，侵权必究
L1/L2/L3-PE
环境温度：－40℃～＋85℃； 相对湿度：≤95%
安装在 35mm 导轨上
故障指示：正常/绿色 故障/红色
6-25mm²
90×72×69mm 4
90×72×69mm 4
90×36×69mm 阻燃/红色
IP20 2
90×36×69mm 2
90×54×69mm 3
5、第四级（末级）交流防雷器 20KA
第8页共8页
(4P)
代码
A
L1，L2，L3-N N-PE (3+NPE) B
L,N-PE （2P）
C
L-N.N-PE (1+NPE)
D
L1，L2，L3-PE (3P)
3P
二、 防雷分级
一、通流容量选择 应根据国家标准 GB50057-94《建筑物防雷设计规范》（2000 版）和 GB50343-2004《建筑物 电子信息系统防雷技术规范》中规定的建筑物防雷等级要求进行选用。 电源线路浪涌保护器标称放电电流参数值
流
流
电流（kA）
10/350μs 8/20μs 8/20μs 8/20μs 8/20μs 8/20μs
≥20kA
≥80kA ≥40kA ≥20kA ≥10kA ≥10kA
防浪涌功率型ntc选型规则
防浪涌功率型NTC的选型原则为了避免电子电路中在开机瞬间产生的浪涌电流，在电源电路中串接一个功率型NTC 热敏电阻，能有效的抑制开机时的浪涌电流，并在完成浪涌电流抑制作用后，由于通过其电流的持续作用，功率型热敏电阻的阻值将下降的一个非常小的程度，它消耗的功率可以忽略不计，不会对正常的工作电流造成影响，所以在电源回路中使用功率型NTC热敏电阻，是抑制开机浪涌电流保护电子设备免遭破坏的最为简便而有效的措施。
功率型NTC热敏电阻器的选用原则1.电阻器的最大工作电流〉实际电源回路的工作电流2.功率型电阻器的标称电阻值R≥1.414*E/Im式中E为线路电压Im为浪涌电流对于转换电源，逆变电源，开关电源，UPS电源，Im=100倍工作电流对于灯丝，加热器等回路Im=30倍工作电流3.B值越大，残余电阻越小，工作时温升越小4.一般说，时间常数与耗散系数的乘积越大，则表示电阻器的热容量越大，电阻器抑制浪涌电流的能力也越强。
功率型NTC热敏电阻，主要应用于开关电源,UPS,大功率电子产品的开机防浪涌SCK MF72功率型NTC热敏电阻SCD大功率型NTC热敏电阻MF74超大功率型NTC热敏电阻0.1A~11A 2A~32A 10A~36A下图为使用MF72热敏电阻前后浪涌电流得比较曲线图，虚线为使用热敏电阻前，实线为使用热敏电阻后。
随着电子产品对可靠性要求的不断提高和能源资源的日益紧缩，高可靠性和高效节能的电子产品将是未来电子产品发展的一个方向，因此在产品的电源设计上，必须要充分考虑其可靠性能和电源使用效率。
本文首先分析电子产品为什么会有开机浪涌，然后以典型的电源电路为例分析如何使用热敏电阻抑制浪涌电流，最后介绍热敏电阻在实际应用中应如何选型。
开机浪涌电流产生的原因图1是典型的电子产品电源部分简化电路，C1是与负载并联的滤波电容。
在开机上电的瞬间，电容电压不能突变，因此会产生一个很大的充电电流。
根据一阶电路零状态响应模型所建立的一阶线性非齐次方程可以求出其电流初始值相当于把滤波电容短路而得到的电流值。
IEC61643-1(浪涌保护装置)中文
標 準 號 : IEC 61643-1:2002 適用範圍 : 浪湧保護裝置(電子)
浪湧保護裝置
1.2 參考標準 下面標準化文件包含的規定通過在文本的中的參考文件來制定 IEC61643部分的規定。在發佈的時候，版本是有效的。所有的 版本文件都是修正版，屬於基於IEC61643協定的部分被鼓勵研 究可行性，可行性應用在由下面指示的標準文件的最新版本。 IEC和ISO的成員維護當前有效的國際標準的註冊。 IEC 60060-1:1989, 高壓測詴技術- 部分 1:概括的定義和測詴要求。 IEC 60112:1979，確定在潮濕條件下固體絕緣材料的對比性和證據跟 蹤索引。 IEC 60227 (所有部分)，聚氯乙烯絕緣電纜的額定電壓達到並包括 450/750V。 IEC 60245 (all parts),包膠絕緣電纜額定電壓達到並包括450/470V。 IEC 60364-4-442:1993，建築物的電氣安裝。4-442部分-安全保護-電 壓抵抗保護-低壓安裝保護抵抗漏電壓在高壓系統和接地 IEC 60364-5-534:1997, 建築物的電氣安裝-部分5：選擇和電氣設備的 豎起-534節抵抗過電壓保護設備
13
標 準 號 : IEC 61643-1:2002 適用範圍 : 浪湧保護裝置(電子)
浪湧保護裝置
第一類測詴就是用來類比傳導閃電電流脈衝。 屬於第一類測詴方法的SPDs，通常要求位於高處暴露地方，伸進到建築物裏的 導線應有閃電保護系統保護。 屬於第二類和第三類的測詴方法的SPDs服從短時間脈衝。 所有的SPDs是根據“黑夾子“測詴理論來測詴的。測詴包括由製造商使用的評 估技術，主要目的是運用最合適的測詴方法。部分二是在實際情況下的選擇和 運用SPDs原理 1 概要 1.1 範圍 IEC61643的這部分是適用於間接和直接抵抗閃電或其他的瞬間過壓的浪湧保 護設備。這些設備被安裝連接到50/60Hz交、直流電源電路和設備負載達到 1000Vr.m.s或者1500Vd.c,動作特性，測詴標準方法，額定負載?設備制定的， 這些設備最少包含一種非線性元件，這些元件是用來限制浪湧電壓和轉移浪 湧電流的。
《接至低压电力配电系统的浪涌保护器》IEC61643-1-1
IEC61643-1-1998：《接至低压电力配电系统的浪涌保护器》通信行业标准通信局（站）低压配电系统用电涌保护器技术要求Performance requirements for Surge Protective Devices Connected to Low-voltageDistribution Systems of Telemunication Stations/SitesYD/T 1235.1-20022002-11-08 发布2002-11-08 实施中华人民XX国信息产业部发布目次前言1 X围2 规X性引用文件3 术语和定义4 使用环境条件4.1 供电条件4.2 气候条件5 分类5.1 按冲击测试电流等级分类5.2 按用途分类5.3 按端口分类5.4 按构成分类6 技术要求6.1 标称额定值6.1.1 优选值6.1.2 SPD分类的冲击测试电流等级规定6.2 整体要求6.2.1 外观质量6.2.2 保护模式6.2.3 分离装置6.2.4 告警功能6.2.5 接线端子连接导线的能力6.3 电涌防护性能6.3.1 最大持续运行电压6.3.2 等级限制电压6.3.3 电压保护水平6.3.4 动作负载试验6.4 安全性能6.4.1 电气间隙和爬电距离6.4.2 外壳防护等级6.4.3 保护接地6.4.4 着火危险性（灼热丝试验）6.4.5 暂时过电压失效安全性6.4.6 暂时过电压耐受特性6.4.7 热稳定性6.5 二端口SPD及带独立输入/输出端子的一端口SPD 的附加要求6.5.1 电压降6.5.2 负载侧电涌耐受能力6.5.3 负载侧短路耐受能力6.6 环境适用性6.6.1 耐振动性能6.6.2 耐高温性能6.6.3 耐低温性能6.6.4 耐湿热性能7 检验规则7.1 交收检验7.2 型式检验8 标志、包装、运输和贮存8.1 标志的内容8.2 包装8.3 运输和贮存8.3.1 运输8.3.2 贮存附录A （规X性附录）通信局（站）配电系统用电涌保护器（SPD）的构形前言制订本标准的目的在于规X我国通信局（站）低压配电系统用电涌保护器的技术要求，并为电涌保护器的设计、生产、检验、选择和应用提供技术依据。
浪涌防护等级
浪涌防护等级浪涌防护等级是指在电力系统中，对于电气设备所需承受的浪涌电流进行分类和标准化的指标。
浪涌电流是由于电力系统突然中断或切换引起的瞬态电流。
如果电气设备无法承受这种浪涌电流，可能会导致设备损坏甚至系统故障。
因此，对于不同的设备和系统，需要根据其特性和要求，确定适当的浪涌防护等级。
一、浪涌防护等级的分类根据国际电工委员会（IEC）的标准，浪涌防护等级一般分为四个等级，分别是类别C、类别B、类别A和类别D。
其中，类别C是最低等级，适用于一般的低电压设备；类别B适用于对浪涌电流要求较高的设备；类别A适用于对浪涌电流要求更高的设备；类别D是最高等级，通常用于对浪涌电流要求非常高的设备或系统。
二、浪涌防护等级的要求1. 类别C：适用于对浪涌电流要求较低的设备，如家用电器、办公设备等。
这类设备一般对于瞬态电压的承受能力较弱，对于浪涌电流的要求也相对较低。
因此，在设计和制造这类设备时，一般采用较简单的浪涌保护措施，如采用小型过压保护器或瞬态电压抑制器等。
2. 类别B：适用于对浪涌电流要求较高的设备，如工业自动化设备、通信设备等。
这类设备对于瞬态电压的承受能力较强，对于浪涌电流的要求也较高。
因此，在设计和制造这类设备时，一般采用较复杂的浪涌保护措施，如采用大型过压保护器、瞬态电压抑制器及线路滤波器等。
3. 类别A：适用于对浪涌电流要求更高的设备，如医疗设备、航空航天设备等。
这类设备对于瞬态电压的承受能力非常强，对于浪涌电流的要求也非常高。
因此，在设计和制造这类设备时，一般采用非常复杂的浪涌保护措施，如采用特殊材料的过压保护器、瞬态电压抑制器、线路滤波器以及专用的浪涌保护电路等。
4. 类别D：适用于对浪涌电流要求非常高的设备或系统，如电力变压器、发电机等。
这类设备或系统对于瞬态电压的承受能力非常强，对于浪涌电流的要求也非常高。
因此，在设计和制造这类设备或系统时，一般采用非常复杂和强大的浪涌保护措施，如采用特殊材料的过压保护器、瞬态电压抑制器、线路滤波器以及专用的浪涌保护电路等。
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Oversea Sales Divisions
Hobia, Sol-Tek Seoul, Korea (Agent：15) Shreeji Semi. Bombay, India (Agent，staff : 17) Croma Sao Paulo, Brasil (Staff : 16 ) US. Branch California, USA (Staff : 2 )
16
/风电系统 新能源光伏 新能源光伏/
/风电 光伏 光伏/ 组件
控制部分 RS-485
逆变器
监测电表
配电网
直流负载
交流负载
17
栅极的 防护 �IGBT IGBT栅极的 栅极的防
方案：
瞬态抑制二极管（TVS） +自恢复保险PPTC 实现过压过流防护 有效吸收过电压过电流浪涌
18
及模组 集射极防护 �IGBT IGBT及模组 及模组集
新兴电源之浪涌防护设计
1
主要内容
危害及防护器件 �浪涌 浪涌危害及防护器件 �浪涌防护方案介绍 �君耀概况及提供的服务
2
�浪涌的概念
什么是浪涌？ 浪涌（surge）是沿线路或电 路传送的电流、电压或功率的 瞬态波，其特征是先快速上升后 缓慢下降。 【GB/T 43652003,定义161-08-11】
23
Worldwide Operation 迈向国际的君耀电子
Brightking （Shenzhen) Co., Ltd （Head quarter) Brightking Group(Founded: 2001) 2001年创立君耀电子（深圳）有限公司（总部） Paid-in capital: RMB 20Million 资本额：2000万人民币 Employee: 830 persons 雇员：830人 Location: Shenzhen, Guangdong 地址：广东省深圳市 Factory size: 15000M² 厂房面积：15000 平方米
玻璃 放电管 （SPG）
s ≤1n 1ns
半导体 放电管 （TSS）
s ≤1n 1ns
响应时间 承受能力
s ≤1p 1ps 几A-几百A
s ≤100n 100ns 几百KA
几A-几十A
70KA
500-3KA
几十~几百A
7
�开关电源防护
AC In
输入 滤波
整流 滤波
直流 变换器
控制 电路
1 输 入 端 浪 涌 防 护
）浪涌防护方案 POE �有源以太网（ POE）浪涌防护方案 有源以太网（POE
L1 ESD U D D 3 2 C 0 3 L0 1 L2
PHY
L3 ESD U D D 3 2 C 0 3 L0 1 L6 + TV S 5 8A
M OV M OV
D C /D C
-
GDT or SPG
通过现有以太网线缆为IP终端提供直流电
QA
QA BBE: staff 6 ZOV: staff 7 QC BBE: staff 16 ZOV: staff 17
(staff: 372 ) Lien Shun Huizhou , China (MOV,TMOV) (staff: Service 实验室服务
被 保 护 电 路
0
14
�更可靠和简化设计
直接使用大通流TVS做防护： 1）大大减小防护电路体积； 2）提高了整体的可靠性； 3）防护级别更高； 4）工作温度范围更宽； 5）功耗更低；
•应用汽车控制的电源端，满足新旧版ISO7637-2 / ISO16750-2等多种规定波形测试 •应用在航空电源，满足RTCA DO-160E/F/G多种雷电瞬态破坏性测试防护需求，满足GJB181 80V、50ms测试 •应用在基站电源，满足8/20us 10KA以上测试等级 15 •其他高可靠性，高品质产品电源
• 本方案满足1.2/50us 6KV （8/20us 3KA）组合波差、共模雷击测 试 • 本方案不对AC1000V绝缘耐压测试产生影响 •LED驱动电源，UPS，EPS...
11
�三相电防护方案
L1
M OV
L2
M OV M OV
后 级 被 保 护 电 路
L3
• 以上方案均能满足1.2/50us 6KV （8/20us 3KA）组合波浪涌测试 12
Comparison Test 对比测试:
(1) IPP Comparison Test ; (2) Vc Comparison Test.
26
Webside Service 网站服务
Products Center 产品中心:
1）浪涌防护器件的datasheet及应用说明;
Quality Management 质量管控
I G B T/ M o d u l e
1）响应速度 2）吸收能力强 3）限压能力强 4）可靠性高
19
I G B T / M o du l e
通讯控制电路保护 �RS485 RS485通讯
A
PTC
PTC
G DT
TVS TVS TVS
B
PTC
R S 4 8 5 芯 片
A
SPG
TVS TVS
SPG PTC
Surge Test 雷击浪涌测试:
(1) Peak Pulse Current Test（8/20µs & 10/1000µ）通流量测试; (2) 1,2/50 μs combination wave Test（1.2/50µs & 8/20µs）组合波测试; (3) Max. Clamping Voltage Test 限制电压测试 ; (4) Surge test Test 多次冲击测试.
20
多级防护模式
S urge In
GDT T VS
What You Care
MOV
SPG
T VS A rrays
常规防护之基本原则 •多级防护：大容量在前，小容量在后 •逐级释放：粗狂在前，精密在后 •退耦必不可少 21
We protect what you care !
22
Offices and Manufacturing Sites 办公及工厂地址
USA Brightking (Founded: 2009) 2009 年美国君耀成立
24
Group company organization 组织架构
Brightking(Shenzhen)
Head Quarter Admin.
Domestic Sales Divisions
Shenzhen office Shenzhen , China (staff: 57 ) Shanghai office Shanghai , China (staff : 48) Beijing office Beijing, China (staff: 33) Taiwan Branch Taipei, Taiwan (staff: 2)
1996 Brightking (Taiwan) Inc. established ； 1996 创立于是台湾新竹； 2001 Brightking (Shenzhen) Co.,Ltd founded( Head quarter)； 2001 君耀电子（深圳）有限公司成立； 2002 Brightking (Shanghai ) Co.,Ltd founded ； 2002 君耀电子（上海）有限公司成立； 2004 Brightking (Beijing ) Co.,Ltd founded ； 2004 君耀电子（北京）有限公司成立； 2005 Brightking Enterprise (H.K) Co.,Ltd founded. 2005 君耀电子（香港）有限公司成立； 2007 BestBright factory founded ； 2007 百圳君耀（深圳）电子有限公司成立； 2007 fully managed Lien Shun Electronics ； 2007 控股联顺电子（惠州）有限公司。 Manufacturing Sites 工厂地址
......
4
�常用浪涌防护器件
5
�产品分类
V in V out
V in V out
限 压 型
GND
GND
开 关 型
6
�防护器件参数对比
限压型
参 数 对 比
瞬态抑制二极 管（TVS） 静电保护元 件（ESD）
ns ≤0.5 0.5n
开关型
压敏电阻 （MOV）
s ≤25n 25ns
陶瓷气体 放电管 （GDT）
TVS
R S 4 8 5 芯 片
B
PTC
A
A
PTC
G DT
ESD
B
PTC
R S 4 8 5 芯 片
SPG
ESD SPG PTC
R S 4 8 5 芯 片
B
YD/T 993(ITU-T K.21)10/700us 4KV ; 满足 满足YD/T /2KA ）组合波测试 ; /4KV （8/20us 1KA 满足IEC61000-4-2 ESD 8KV/15KV ; IEC61000-4-5 1.2/50us 2KV 1KA/2KA /2KA）组合波测试 2KV/4KV
TVS 大通流（功率） 大通流（功率）TVS
� 单体通流量可达20KA • HFA系列 3KA • HFB系列 6KA • HFC系列 10KA • HFD系列 16KA • HFE系列 20KA �具有完整TVS特性：响应速度、防护效果 �电压从12V到1100VDC �应用于通信电源、汽车、列车电源、航空及军用DC28V等
• 满足10/700us 共模6KV ，差模1.5KV测试 13